Was haben Kohle, Rohöl und Trüffel gemeinsam? Gehen Sie geradeaus. Gut, warte.
Die Antwort ist Thiophene, ein Molekül, das sich sehr ähnlich wie Benzol verhält. Rohöl, Kohle und Trüffel enthalten Thiophene. Ein paar andere Substanzen auch. MSL Curiosity hat Thiophene auf dem Mars gefunden, und obwohl dies nicht eindeutig beweist, dass der Mars einst Leben beherbergte, ist seine Entdeckung ein wichtiger Meilenstein für den Rover. Zumal Trüffel am Leben sind und früher Öl und Kohle.
Ein Zitat von der Curiosity-Website der NASA erinnert uns an die Mission des Rovers: „Curiosity wurde entwickelt, um zu beurteilen, ob der Mars jemals eine Umgebung hatte, die kleine Lebensformen, sogenannte Mikroben, unterstützen kann. Mit anderen Worten, seine Mission ist es, die "Bewohnbarkeit" des Planeten zu bestimmen. "
Zwei Wissenschaftler der Technischen Universität Berlin glauben, dass die auf dem Mars gefundene Thiophen-Neugier eine Signatur aus dem frühen Leben des Mars sein könnte. Wenn sie Recht haben, war der Mars zu einer Zeit von einfachen Lebensformen bewohnt. Sie haben ihre Ergebnisse in einem neuen Papier vorgestellt.
Das Paar sind Dirk Schulze-Makuch und Jacob Heinz. Schulze-Makuch ist auch Astrobiologe an der Washington State University. Ihr Artikel trägt den Titel "Thiophene auf dem Mars: biotischer oder abiotischer Ursprung?" Es wurde in der Zeitschrift Astrobiology veröffentlicht.
MSL Curiosity fand die Thiophene in Mars-Sedimenten. Es ist eines von vielen interessanten Molekülen auf dem Mars, die möglicherweise einen biotischen Ursprung haben. Thiophene können auch durch Diagenese abiotischen Ursprungs sein. Hierbei handelt es sich um physikalische und chemische Veränderungen, die auftreten, wenn Sedimente zu Sedimentgestein werden.
Um die Thiophene in den Mars-Sedimenten zu finden, musste Curiosity die Probe zunächst über 500 Grad Celsius erhitzen. Dann untersuchte Curiosity es mit dem SAM-Instrument (Sample Analysis at Mars). SAM analysierte die aus der Probe austretenden Gase mittels Gaschromatographie-Massenspektrometrie. SAM besteht eigentlich aus drei Instrumenten in einem und zusammen suchen sie nach organischen Chemikalien.
"Wir haben mehrere biologische Wege für Thiophene identifiziert, die wahrscheinlicher als chemische sind, aber wir brauchen noch Beweise", sagte Dirk Schulze-Makuch in einer Pressemitteilung. "Wenn man Thiophene auf der Erde findet, würde man denken, dass sie biologisch sind, aber auf dem Mars muss die Messlatte, um zu beweisen, dass sie etwas höher sein muss."
Thiophene haben eine Struktur, die auf einen möglichen biotischen Ursprung hindeutet. Sie haben vier Kohlenstoffatome und ein einzelnes Schwefelatom, die in einem Ring mit Wasserstoffatomen angeordnet sind. Kohlenwasserstoffe sind wesentliche Elemente in der organischen Chemie, und Kohlenwasserstoffmoleküle, die Schwefelatome enthalten, sind ein wichtiger Bestandteil der Untersuchung der organischen Chemie.
Es gibt nicht-biologische Quellen für Thiophene. Sie können durch Meteoriteneinschläge und durch einen als thermochemische Sulfatreduktion bezeichneten Prozess erzeugt werden, bei dem Verbindungen über 120 Grad Celsius erhitzt werden.
Am interessantesten sind jedoch die biologischen Quellen für Thiophene. In der fernen Vergangenheit, vielleicht vor 3 Milliarden Jahren, war der Mars ein ganz anderer Ort. Es hatte wahrscheinlich eine warme und feuchte Umgebung, die Leben hätte beherbergen können. Diese alten Bakterien hätten einen biologischen Sulfatreduktionsprozess ermöglichen können, der zu den Thiophenen führte, die Curiosity entdeckte.
Technologie bewegt sich schnell. Die Neugier war viel weiter fortgeschritten als die Vorgänger Spirit and Opportunity. Es verwendet eine Technologie, die große Moleküle zur Analyse in kleinere Moleküle zerlegt. Aber wenn der nächste Marsrover, die ExoMars-Mission der ESA, auf dem roten Planeten ankommt, wird er noch fortschrittlichere Technologie bringen.
ExoMars 'MOMA (Mars Organic Molecule Analyzer) ist das führende astrobiologische Instrument auf dem ExoMars Rover und auch das größte Instrument. Es ist etwas raffinierter als das Instrument von Curiosity und beruht nicht auf Fragmentierung, um Moleküle zu untersuchen. MOMA ermöglicht die Sammlung und Untersuchung größerer Moleküle.
MOMA wird das Konzept der Homochiralität verwenden, um Moleküle als biotisch oder abiotisch zu identifizieren, was MSL Curiosity nicht kann. Homochiralität ist eine Eigenschaft von Aminosäuren und Zuckern. Viele der für das Leben notwendigen organischen Moleküle, einschließlich Aminosäuren und Zucker, können sowohl für Linkshänder als auch für Rechtshänder vorliegen, was als Chiralität bezeichnet wird.
Im Leben auf der Erde sind 19 der 20 Aminosäuren homochiral und linkshändig, während Zucker, die Teil von RNA und DNA sind, homochiral und rechtshändig sind. Homochiralität ist für einen effizienten Stoffwechsel unerlässlich. Dieselben Chemikalien, die in einem Labor hergestellt werden, sind jedoch für Linkshänder und Rechtshänder gleich häufig. Die Grundidee ist, dass wenn wir homochirale Bausteine des Lebens finden, diese wahrscheinlich eine biologische Quelle haben.
Isotopenverhältnisse können auch zwischen denselben Atomen mit biotischem oder abiotischem Ursprung unterscheiden. Schulze-Makuch und Heinze, die Autoren dieses Papiers, sind der Meinung, dass einige der Daten des ExoMars-Rovers verwendet werden sollten, um auch nach Isotopen von Kohlenstoff und Schwefel zu suchen. Insbesondere die leichteren Isotope von beiden. Sie glauben, dass wir hier am wahrscheinlichsten einen biologischen Ursprung finden.
"Organismen sind" faul ". Sie würden lieber die Lichtisotopenvariationen des Elements verwenden, weil sie weniger Energie kosten", sagte Schulze-Makuch.
Lebensformen neigen dazu, das Gleichgewicht zwischen leichten Isotopen und schweren Isotopen der von ihnen produzierten Elemente zu verändern. Dieses Verhältnis unterscheidet sich von dem Verhältnis in denselben Elementen in ihren Bausteinen. Das ist laut Schulze Makuch ein „verräterisches Lebenszeichen“.
Die Diskussion über das Leben auf dem Mars dauert seit Jahrzehnten an. Als die Wikingerlander 1976 auf dem Mars waren, führten sie die ersten In-situ-Messungen durch, um nach organischen Verbindungen zu suchen. Was sie fanden, ist heute noch etwas umstritten, da keine Laborexperimente in der Lage waren, diese Ergebnisse vollständig wiederherzustellen. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft wird jedoch allgemein angenommen, dass die Ergebnisse der Wikinger durch abiotische Quellen erklärt werden können.
Der ExoMars-Rover ist unser nächster Schritt, um die Bewohnbarkeit des alten Mars zu verstehen. Seine experimentellen Ergebnisse könnten uns einen Schritt näher bringen, um definitiv zu wissen, ob der Mars einst das Leben beherbergte. Aber es könnte uns leider nicht bis zu diesem Schluss bringen.
"Wie Carl Sagan sagte, erfordern außergewöhnliche Ansprüche außergewöhnliche Beweise", sagte Schulze-Makuch. "Ich denke, der Beweis erfordert wirklich, dass wir tatsächlich Menschen dorthin schicken, und ein Astronaut schaut durch ein Mikroskop und sieht eine sich bewegende Mikrobe."
Mehr:
- Pressemitteilung: Die Studie zeigt, dass von Curiosity Rover entdeckte organische Moleküle mit dem frühen Leben auf dem Mars übereinstimmen
- Veröffentlichte Studie: Thiophene auf dem Mars: biotischer oder abiotischer Ursprung?
- Das Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) Instrument: Charakterisierung von organischem Material in Mars-Sedimenten
